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1、常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： * 学 号： * 系 部： 电气工程系 专 业： 电子设备维修 题 目： 基于单片机控制的电子密码锁的设计 指导者： * * 评阅者： 年 月 毕业设计（论文）中文摘要在科技高速发展的今天，如何实现有效的防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，容易被撬开，不能有效的防住“梁上君子”，如何解决好这个大难题？为了满足现代人高节奏，方便，时尚的潮流，实现智能化生活，数字化生活，电子密码锁出现了，由于其稳定性高，使用灵活方便，电子密码锁受到了广大用户的喜爱，同时也被广泛的运用到人们的日常生活中，使用电子密码锁已近成为了一种趋势了。以单片
2、机AT89C51作为密码锁监控装置的检测和控制核心，根据51单片机之间的串行通信原理，对密码信息随机加密和保护。采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。软件设计采用模块化设计思想，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。关键词：单片机 密码锁 矩阵式键盘 目录1引言11.1 电子密码锁的简介11.2 电子密码锁的发展历程22系统的方案和原理42.1 设计的方案42.2 密码锁的工作原理53系统的硬件设计63.1系统框图及AT89C51的介绍63.2密码锁电路总体结构103.3输入电源的设计113.4按键键盘
3、的处理123.4.1矩阵式键盘的原理图123.4.2矩阵式键盘的按键识别143.5数码管显示的处理154系统的软件设计164.1储存芯片AT24C02164.2密码储存系统184.3主程序流程的编辑204.4复位系统的设计214.5开锁程序的处理224.6报警电路的选择244.7晶振电路系统255电子密码锁的未来展望275.1设计密码锁的目的275.2密码锁的发展趋势28 结论29致谢30参考文献31附录321 引言1.1 电子密码锁的简介密码锁是锁的一种，开启时用的是一系列的数字或符号。密码锁的密码通常都只是排列而非真正的组合。它是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭
4、合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。电子密码锁的特点是不用钥匙、无锁孔、机械传动、不易损坏、不磨损、不易被破译、可多次更换密码、换号不换锁、一把锁多个密码，具有防拨、防砸、防撬、防堵等功能。安装门锁时不破坏原门的结构，避免用钥匙开启旋芯式锁具的一切烦恼（如丢、落、拆、堵门被反锁等）。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。键盘式电子密码锁使用的日益广泛，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。键盘式电子密码在键盘上输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑
5、子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失（除了忘记），难以被窃（除非自己泄露）。但是密码不能太简单，太简单了就容易被他人在键盘上试探出来，或者可能被旁观者窥测出来，造成保密性不足。当然，密码又不能太复杂，太复杂了可能自己都糊涂了，或者输入密码操作成功率低，造成使用不便。1.2电子密码锁的发展历程 锁自古以来就是把守门户的“铁将军”, 人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗,又要使用方便,这也是制锁者长期以来研制的主题。19世纪60年代后期，美国人发明了保险柜用之锁机构及多锁栓技术，保险柜的安全性能才有了大大的提升。早期带锁机构及多门栓设计的保险柜，出现于1865年之后。19世纪末20世纪初，欧洲
6、人利用瑞士钟表工艺，开发出转盘式密码锁，保险柜技术才出现了突破性的发展，保密性、安全性大幅度提高。锁具的发展与保险柜相辅相成，直到今天，转盘式密码锁仍大量运用于保险柜行业。早期的转盘式密码锁也应用此类锁具的保险柜。20世纪六七十年代因为半导体技术的日新月异，业界开发出电子密码锁，电子密码锁亦广泛运用于各种类型之保险柜产品。之后又将LED、LCD数码显示用于保险柜中，用户对于防火的需求也催生了各类防火产品，指纹扫描识别技术的发展又促进指纹锁在保险柜中的运用，磁卡的流行派生了磁卡式保险柜而保险柜的产品种类，以当初最简单的功能发展到防盗、防火、防盗/防火、防磁、家用、商用、酒店用、枪械用、文件/数据
7、等几乎不可胜数的种类。因此，为了发扬优点、克服弱点，键盘式电子密码在不断发展中，如“任意设定密码”技术使得被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码，常用常新；而“自动更改密码”技术使得本次输入的密码将自动更改成下次应输入的密码，更改的规律不为他人所知，因而不怕旁观者窥测；独出心裁的键盘乱序显示技术使得键盘上的固定键位每次显示出的字符不固定，并且显示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁观者看见操作动作也难以窥测出密码；“多重密码设定”技术使得单组密码不一定有效，适合多人分权使用，需要输入两组以上的密码才被认可，大大提高了保密性，如果限定输入这些密码的先后顺序或时间区段，则保密性还可提高。
8、在输入密码的过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即“封锁”键盘，不再接受输入操作。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，出现了带微处理器的智能数码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，当今智能电子密码锁发展已经到了非常高的境界，由于电子元件特别是单片机应用在这几年得到空前发展，无论功能性，稳定性都比较全面，在保密方面已做到人眼识别，指纹识别，人声识别基本上电影上有的
9、现实也有。在国外发展比较早，所以应用也比较广泛，主要在家庭装较贵重地方，银行，保险柜等应用较多，在国内这方面发展也较快，不管自己开发或是引进都有，在重要地方应用也较多，由于价钱比普通弹子锁较贵，早几年应用较少，现在越来越普及到平常化，未来的发展也会越来越被大众采用，由于它的功能、安全是弹子锁无法相比的。总之，尽管新式电子防盗锁层出不穷，但键盘式电子密码防盗锁仍然“老树发新芽”，不仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段，应用也日益广泛。 2 系统的方案和原理 2.1设计的方案 电子密码锁所用元件是单片机的硬件和软件相结合的方法，利用了C语言的强大功能，通过编写一
10、个合适的正确的程序，依靠所接的按键开关输入相应的指令就可以进行一系列的程序操作，从而实现所需要的功能。电路节省了大量的硬件电路设计过程，使得硬件电路的焊接对设计的要求和结果的影响达到最低的限度，而51系列单片机所用元件简单，成本也较低；电路不是很复杂，易于焊接；如果在电路的测试过程中出现了一些问题，可以很容易的检查出来。而采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键09输入密码。密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警；当用户需要修改密码时，先按下键盘设置键后输入原来的密码，只有当输入的原
11、密码正确后才能设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储，密码修改成功。2.2密码锁的工作原理它是以51系列单片机(AT89C51)为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等功能，单片机接收键入的代码，并与存贮在EEPROM中的六位密码进行比较，六位密码的可以有298万多组密码供主人随意变换，保密性极高，可选密码组是连续排列的，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁；如果密码三次都不正确，则单片机通过通信线路向智能报警器发出报警信号。 密码锁主要由矩阵键盘、单片机、液晶显示器和外部硬件等部分组成。其
12、中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈，单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给单片机的芯片处理，同时将接收来自无限循环的密码识别程序的报警信息也发送给智能报警器，从而使整个密码锁正常运行。电子密码锁使用框图如图2-1所示：44键盘单片机控制器LCD显示器图2-1 电子密码锁使用框图 密码锁的使用方法简单，而用户所看到的界面很简洁，只有一个输入键盘，一个显示器，一个小喇叭，这样不仅让使用者看的舒心，也简化界面起到美观的作用，同时简介的界面也
13、解决了文话水平不高的大众人群，使得用户用起来不会觉得无从下手。3 系统的硬件设计3.1 系统框图及AT89C51的介绍 本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、电路复位部分、晶振部分、数码管显示部分、报警部分、开锁部分组成，软件部分对应的由主程序、密码储存程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、密码设置程序、密码修改程序、ROM读写程序和延时程序等组成。电子密码锁系统框图如3-1所示：AT89C51密码锁电路输入电路按键部分数码管显示密码储存修改密码开锁系统报警系统 图3-1 电子密码锁系统框图 硬件部分的密码锁电路是密
14、码锁系统的整体工作电路，可以很清晰的看出密码锁的工作流程，输入电路是密码锁的电源输入端，保证密码锁可以正常工作，按键部分选择的是矩阵式键盘，矩阵式键盘的有点是减少I/O口的占用、按键选择多，数码管显示部分是显示用户输入密码位数，并不显示输入数据。 软件部分的密码储存是放在AT24C02储存芯片里，保证储存、验证用户输入的密码是否正确，修改密码的系统部分用于用户更换密码时所需的处理程序的执行，开锁报警系统是用户输入密码开锁时执行的程序，密码正确则开锁，密码错误则报警。 关于AT89C51： AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和
